硫酸镁拮抗内皮素-1所致大鼠心律失常
作者：褚晓凌 宋莲枝 林丽 肖向红 王超美 衷国全 袁文俊
单位：褚晓凌(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)；褚晓凌(解放军福州医学高等专科学校生理学教研究室，福州 350003)； 林丽(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)； 肖向红(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)； 袁文俊(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)； 宋莲枝(上海市职工医学院生理学教研室)； 王超美(上海市职工医学院生理学教研室)； 衷国全(上海市职工医学院生理学教研室)
关键词：心律失常；内皮素-1；硫酸镁；大鼠
心脏杂志000201摘 要:目的:观察冠状动脉口旁注射硫酸镁预处理对内皮素-1(ET-1)所致心律失常的作用。方法:在雄性SD大鼠冠状动脉口近旁注射内皮素-1引起室性早搏、室性心动过速、心室纤维性颤动、房室传导阻滞等严重心律失常,观察冠状动脉口近旁注射不同剂量的硫酸镁预处理对ET-1所致心律失常发生率的影响。结果:硫酸镁(45 mg/kg)组较ET-1对照组心律失常发生率和大鼠死亡率明显降低(P<0.05，P<0.01)；硫酸镁(90 mg/kg)组,严重心律失常未发生,动物无死亡。结论:硫酸镁有拮抗ET-1所致心律失常的作用。
, 百拇医药
中图分类号:R541.7;R972.2 文献标识码:A
文章编号：1005-3271(2000)02-0081-03
Antagonistic effect of magnesium sulphate on ET-1-induced arrhythmias in rats
CHU Xiao-ling LIN Li XIAO Xiang-hong YUAN Wen-jun
(Department of Physiology,Second Military Medical University,Shanghai 200433,China)
SONG Lian-zhi WANG Chao-mei ZHONG Guo-quan
, 百拇医药
(Department of Physiology,Shanghai Staff Medical College,Shanghai,China)
Abstract:In order to study the mechanism of exogenous endothelin to induce arrhythmias,magnesium sulphate was injected close to coronary ostia before ET-1 administration and its effects on ET-1-induced severe arrhythmias were observed,which included premature ventricular contraction,ventricular tachycardia,ventricular fibrillation and atrio-ventricular block. The results showed that magnesium sulphate dose-dependently reduced ET-1-induced arrhythmias. It indicated that magnesium could intervene the pathway of ET-1 to induce arrhythmias.
, 百拇医药
Key words:arrhythmia;endothelin-1;magnesium suplhate;rat
内皮素(endothelin,ET)是由日本学者Yanagisawa等[1]首先从培养的主动脉内皮细胞上清中提取出来并命名。ET由21个氨基酸残基组成,分ET-1,ET-2,ET-3 3种异构肽,具有强烈的缩血管作用。ET-1在ET家族中缩血管作用最强,具有影响心肌收缩力、调节血管张力等心血管作用,而且能够引起动物发生在体或离体严重心律失常[2～5]。有关外源性ET-1致心律失常的机制目前研究尚少,已有报道ET-1致心律失常可能与Ca2+等离子流紊乱有关,本实验探讨了硫酸镁(magnesium sulphate,MgSO4)对ET-1引起的大鼠心律失常的影响。
1 材料和方法
1.1 动物分组 雄性Sprague-Dawley大鼠53只(购自上海西普尔-毕凯公司),体重250～350 g,随机分为MgSO4对照组(n=20)、ET-1对照组(n=9)与实验组(n=24)。MgSO4对照组再分为22.5 mg/kg(n=5),45 mg/kg(n=5),90 mg/kg(n=5,180 mg/kg(n=5);实验组再分为MgSO4 22.5 mg/kg+ET-1(n=8),MgSO4 45 mg/kg+ET-1(n=9),MgSO4 90 mg/kg+ET-1(n=7)。
, 百拇医药
1.2 方法 20%尿酯5 ml/kg腹腔注射麻醉动物,行气管插管,右股动脉插管接压力换能器,用MPA-V型多道生物信号分析系统(第二军医大学生理学教研室研制)监测血压、心电图(标准Ⅱ导联)。行右颈总动脉插管,使插管尖端抵达冠状动脉口近旁,插管深度按作者已发表的深度与体重之间的回归公式计算[6]。MgSO4对照组大鼠经颈总动脉插管向冠脉口近旁推注浓度为10 mg/100 μl的MgSO4 22.5 mg/kg,MgSO4溶于生理盐水(NS)中。ET-1对照组大鼠经颈总动脉插管向冠脉口近旁推注浓度为1 μg/100 μl的ET-1 6 μg/kg(购自Sigma公司),ET-1也溶于NS中。实验组大鼠经颈总动脉插管向冠脉口近旁推注10 mg/100 μl的MgSO4 22.5～90 mg/kg,4 min后推注1 μg/100 μl的ET-1(6 μg/kg)。观察MgSO4推注前后及ET-1推注后1 h内动物血压、心率及心律失常发生情况。从室性心动过速(VT)、心室纤维性颤动(VF)和Ⅱ度/Ⅲ度房室传导阻滞(AVB)的发生率,动物死亡率,室性早搏(PVC)的总个数(含VT中的个数)以及心律失常评分(AS)来评估心律失常发生轻重程度,AS按Johnston标准,心律失常评定标准按Lambeth Convention规定。
, 百拇医药
1.3 统计学分析 实验数据均以
±s表示,组间差异采用未配对资料t检验进行统计学分析。发生率及死亡率的对比采用χ2检验。
2 结果
2.1 血压与心率变化 冠脉口近旁注射MgSO4(22.5～90 mg/kg)对血压与心率无明显影响;MgSO4达180 mg/kg时,动物出现轻度血压降低与心率减慢。注射ET-1后30 s左右,血压出现一过性下降,继之逐渐回升,且平均动脉压高于ET-1注射前,但脉压差较注射前降低。
2.2 心律失常发生情况 MgSO4对照组动物无1例发生心律失常。ET-1对照组以及实验组的心律失常情况见表1。ET-1(6 μg/kg)组9例动物于ET-1注射后4～5 min始发生PVC,VT,VF和AVB等心律失常,其中2例发生不可逆性VF死亡,6例发生不可逆性Ⅲ度AVB死亡,死亡时间在ET注射后15 min左右，AS=6.3±0.5。MgSO4 22.5 mg/kg+ET-1组8例动物中4例发生VF,其中2例为不可逆性;6例发生Ⅱ度/Ⅲ度AVB,其中5例为不可逆性;死亡时间与ET对照组相似。MgSO4(45 mg/kg)+ET-1组9例动物中仅1例发生可逆性VF,2例发生不可逆性Ⅲ度AVB,死亡率和AS均显著低于ET对照组。MgSO4 (90 mg/kg)+ET-1组7例动物无1例发生VF,AVB或死亡,仅1例发生较短时间的VT,AS与ET组差异非常显著。
, 百拇医药
表 1 MgSO4对大鼠冠脉口注射ET-1所致心律失常的影响
PVC
心律失常发生率(%)
组别
n
死亡率
心律失常评分
(次)
VT
VF
AVB(Ⅱ°/Ⅲ°)
(%)
, 百拇医药
ET-1(对照组)
9
133±220
33.3
22.2
77.8
88.9
6.3±0.2
MgSO4(22.5 mg/kg)+ET-1
8
220±193
75.0
, 百拇医药
50.0
75.0
87.5
6.1±0.4
MgSO4(45 mg/kg)+ET-1
9
26±52
33.3
11.1
22.2a
22.2b
1.9±0.9b
, 百拇医药
MgSO4(90 mg/kg)+ET-1
7
21±48
14.3
0.0
0.0b
0.0b
0.5±0.4b
与ET-1对照组比,aP<0.05,bP<0.01.3 讨论
在心肌缺血、心力衰竭等病理状态下,缺血心肌与血浆ET-1水平明显升高。已有报道,ET-1的升高可能在缺血性心律失常的发生中起一定作用,由此可见,研究ET-1致心律失常的机制具有重要的临床意义。
, http://www.100md.com
外源性ET-1致心律失常已在猪[2]、大鼠[3]、犬[4],猫[5]等动物的在体或离体实验得到证实。Yorikane等[7]首先发现ET-1可使狗心脏右束支细胞的动作电位平台期延长并发生早期后去极化,这一效应可被钙通道拮抗剂阻断。此后,Liu[8]、张朝[9]等也报道ET-1可延长豚鼠乳头肌动作电位时程并引起早期后去极化,提示ET-1可能引起Ca2+流等紊乱及细胞内Ca2+超载并致心律失常。Nakajima等[10]报道,在培养的大鼠胸主动脉平滑肌细胞,Mg2+能够抑制对Ca2+具有通透性的非选择性阳离子通道,而ET-1与ETA受体结合引起的胞外Ca2+内流可能主要是由非选择性阳离子通道负载的[11]。
, 百拇医药
我室先前的工作证明,外源性ET-1致心律失常主要是由ETA受体介导的,氧自由基可能参与ET-1所致心律失常的发生,降钙素基因相关肽及Ca2+通道拮抗剂维拉帕米也能拮抗ET-1所致心律失常。本实验表明大鼠冠状动脉口近旁注射ET-1(6 μg/kg)可引起PVC,VT,VF,AVB等严重心律失常甚至致死性心律失常,动脉血压出现一过性降低,随后升高、脉压差减小。MgSO4预处理能够有效拮抗ET-1所致心律失常并呈剂量依赖性,表明Mg2+有拮抗ET-1致心律失常的作用,提示Mg2+可能阻断ET-1致心律失常的有关通路,但Mg2+的作用是否源于其阻断ET-1引起的Ca2+内流尚待进一步研究。ET-1致心律失常的离子机制有待进一步研究。
全军“九五”医学科研基金资助项目(No.96M072)
参考文献:
, 百拇医药
[1] Yanagizawa M,Kurihara H,Kimura S,et al. A novel potent constrictor peptide produced by vasothelial cells[J]. Nature,1988,332:411.
[2] Ezra D,Goldstein RE,Czaja JF,et al. Lethal ischemia due to intracoronary endothelin in pigs[J]. Am J Physiol,1989,257:H339.
[3] 汤 健,唐朝枢,李兆萍,等. 内皮素(Endothelin)对大鼠心血管功能的影响[J]. 生理科学,1989,9:150.
[4] Salvati P,Chierchia S,Dho L,et al. Proarrhythmic activity of intracoronary endothelin in dogs:relation to the site of administration and to changes in regional flow[J]. J Cardiovasc Pharmol,1991,17:1007.
, 百拇医药
[5] 袁文俊,富维骏,戎伟芳,等. 猫冠状动脉左前降支(LAD)注射内皮素引起心律失常[J]. 生理通讯,1992,11:35.
[6] 袁文俊,许金廉,蒋应明,等. 大鼠冠状动脉口注射定位法[J]. 第二军医大学学报,1995,16:569.
[7] Yorikane R,Shiga H,Miyake S,et al. Evidence for direct arrhythmogenic action of endothelin[J]. Biochem Biophys Res Commun,1990,173:457.
[8] Liu B,Hu D,Wang J,et al. Effects of 17 beta-estradiol on early after depolarizations and L-type Ca2+ currents induced by endothelin-1 in guinea pig papillary muscles and ventricular myocytes[J]. Methods Find Exp Clin Pharmacol,1997,19:19.
, http://www.100md.com
[9] 张 朝,李玉龙,何瑞荣. 内皮素对豚鼠乳头肌电生理和收缩活动的影响[J]. 生理学报,1997,49:146.
[10] Nakajima T,Iwasawa K,Hazama H,et al. Extracellular Mg2+ inhibits receptor-mediated Ca2+-permeable non-selective cation currents in aortic smooth muscle cells[J]. Eur J Pharmacol,1997,320:81.
[11] Nakajima T,Hazama H,Hamada E,et al. Endothelin-1 and vasopressin activate Ca2+-permeable non-selective cation channels in aortic smooth muscle cells:mechanism of receptor-mediated Ca2+ influx[J]. J Mol Cell Cardiol,1996,28:707.
(收稿 1999-03-26), 百拇医药
单位：褚晓凌(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)；褚晓凌(解放军福州医学高等专科学校生理学教研究室，福州 350003)； 林丽(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)； 肖向红(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)； 袁文俊(第二军医大学生理学教研室,上海 200433)； 宋莲枝(上海市职工医学院生理学教研室)； 王超美(上海市职工医学院生理学教研室)； 衷国全(上海市职工医学院生理学教研室)
关键词：心律失常；内皮素-1；硫酸镁；大鼠
心脏杂志000201摘 要:目的:观察冠状动脉口旁注射硫酸镁预处理对内皮素-1(ET-1)所致心律失常的作用。方法:在雄性SD大鼠冠状动脉口近旁注射内皮素-1引起室性早搏、室性心动过速、心室纤维性颤动、房室传导阻滞等严重心律失常,观察冠状动脉口近旁注射不同剂量的硫酸镁预处理对ET-1所致心律失常发生率的影响。结果:硫酸镁(45 mg/kg)组较ET-1对照组心律失常发生率和大鼠死亡率明显降低(P<0.05，P<0.01)；硫酸镁(90 mg/kg)组,严重心律失常未发生,动物无死亡。结论:硫酸镁有拮抗ET-1所致心律失常的作用。
, 百拇医药
中图分类号:R541.7;R972.2 文献标识码:A
文章编号：1005-3271(2000)02-0081-03
Antagonistic effect of magnesium sulphate on ET-1-induced arrhythmias in rats
CHU Xiao-ling LIN Li XIAO Xiang-hong YUAN Wen-jun
(Department of Physiology,Second Military Medical University,Shanghai 200433,China)
SONG Lian-zhi WANG Chao-mei ZHONG Guo-quan
, 百拇医药
(Department of Physiology,Shanghai Staff Medical College,Shanghai,China)
Abstract:In order to study the mechanism of exogenous endothelin to induce arrhythmias,magnesium sulphate was injected close to coronary ostia before ET-1 administration and its effects on ET-1-induced severe arrhythmias were observed,which included premature ventricular contraction,ventricular tachycardia,ventricular fibrillation and atrio-ventricular block. The results showed that magnesium sulphate dose-dependently reduced ET-1-induced arrhythmias. It indicated that magnesium could intervene the pathway of ET-1 to induce arrhythmias.
, 百拇医药
Key words:arrhythmia;endothelin-1;magnesium suplhate;rat
内皮素(endothelin,ET)是由日本学者Yanagisawa等[1]首先从培养的主动脉内皮细胞上清中提取出来并命名。ET由21个氨基酸残基组成,分ET-1,ET-2,ET-3 3种异构肽,具有强烈的缩血管作用。ET-1在ET家族中缩血管作用最强,具有影响心肌收缩力、调节血管张力等心血管作用,而且能够引起动物发生在体或离体严重心律失常[2～5]。有关外源性ET-1致心律失常的机制目前研究尚少,已有报道ET-1致心律失常可能与Ca2+等离子流紊乱有关,本实验探讨了硫酸镁(magnesium sulphate,MgSO4)对ET-1引起的大鼠心律失常的影响。
1 材料和方法
1.1 动物分组 雄性Sprague-Dawley大鼠53只(购自上海西普尔-毕凯公司),体重250～350 g,随机分为MgSO4对照组(n=20)、ET-1对照组(n=9)与实验组(n=24)。MgSO4对照组再分为22.5 mg/kg(n=5),45 mg/kg(n=5),90 mg/kg(n=5,180 mg/kg(n=5);实验组再分为MgSO4 22.5 mg/kg+ET-1(n=8),MgSO4 45 mg/kg+ET-1(n=9),MgSO4 90 mg/kg+ET-1(n=7)。
, 百拇医药
1.2 方法 20%尿酯5 ml/kg腹腔注射麻醉动物,行气管插管,右股动脉插管接压力换能器,用MPA-V型多道生物信号分析系统(第二军医大学生理学教研室研制)监测血压、心电图(标准Ⅱ导联)。行右颈总动脉插管,使插管尖端抵达冠状动脉口近旁,插管深度按作者已发表的深度与体重之间的回归公式计算[6]。MgSO4对照组大鼠经颈总动脉插管向冠脉口近旁推注浓度为10 mg/100 μl的MgSO4 22.5 mg/kg,MgSO4溶于生理盐水(NS)中。ET-1对照组大鼠经颈总动脉插管向冠脉口近旁推注浓度为1 μg/100 μl的ET-1 6 μg/kg(购自Sigma公司),ET-1也溶于NS中。实验组大鼠经颈总动脉插管向冠脉口近旁推注10 mg/100 μl的MgSO4 22.5～90 mg/kg,4 min后推注1 μg/100 μl的ET-1(6 μg/kg)。观察MgSO4推注前后及ET-1推注后1 h内动物血压、心率及心律失常发生情况。从室性心动过速(VT)、心室纤维性颤动(VF)和Ⅱ度/Ⅲ度房室传导阻滞(AVB)的发生率,动物死亡率,室性早搏(PVC)的总个数(含VT中的个数)以及心律失常评分(AS)来评估心律失常发生轻重程度,AS按Johnston标准,心律失常评定标准按Lambeth Convention规定。
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1.3 统计学分析 实验数据均以
±s表示,组间差异采用未配对资料t检验进行统计学分析。发生率及死亡率的对比采用χ2检验。2 结果
2.1 血压与心率变化 冠脉口近旁注射MgSO4(22.5～90 mg/kg)对血压与心率无明显影响;MgSO4达180 mg/kg时,动物出现轻度血压降低与心率减慢。注射ET-1后30 s左右,血压出现一过性下降,继之逐渐回升,且平均动脉压高于ET-1注射前,但脉压差较注射前降低。
2.2 心律失常发生情况 MgSO4对照组动物无1例发生心律失常。ET-1对照组以及实验组的心律失常情况见表1。ET-1(6 μg/kg)组9例动物于ET-1注射后4～5 min始发生PVC,VT,VF和AVB等心律失常,其中2例发生不可逆性VF死亡,6例发生不可逆性Ⅲ度AVB死亡,死亡时间在ET注射后15 min左右，AS=6.3±0.5。MgSO4 22.5 mg/kg+ET-1组8例动物中4例发生VF,其中2例为不可逆性;6例发生Ⅱ度/Ⅲ度AVB,其中5例为不可逆性;死亡时间与ET对照组相似。MgSO4(45 mg/kg)+ET-1组9例动物中仅1例发生可逆性VF,2例发生不可逆性Ⅲ度AVB,死亡率和AS均显著低于ET对照组。MgSO4 (90 mg/kg)+ET-1组7例动物无1例发生VF,AVB或死亡,仅1例发生较短时间的VT,AS与ET组差异非常显著。
, 百拇医药
表 1 MgSO4对大鼠冠脉口注射ET-1所致心律失常的影响
PVC
心律失常发生率(%)
组别
n
死亡率
心律失常评分
(次)
VT
VF
AVB(Ⅱ°/Ⅲ°)
(%)
, 百拇医药
ET-1(对照组)
9
133±220
33.3
22.2
77.8
88.9
6.3±0.2
MgSO4(22.5 mg/kg)+ET-1
8
220±193
75.0
, 百拇医药
50.0
75.0
87.5
6.1±0.4
MgSO4(45 mg/kg)+ET-1
9
26±52
33.3
11.1
22.2a
22.2b
1.9±0.9b
, 百拇医药
MgSO4(90 mg/kg)+ET-1
7
21±48
14.3
0.0
0.0b
0.0b
0.5±0.4b
与ET-1对照组比,aP<0.05,bP<0.01.3 讨论
在心肌缺血、心力衰竭等病理状态下,缺血心肌与血浆ET-1水平明显升高。已有报道,ET-1的升高可能在缺血性心律失常的发生中起一定作用,由此可见,研究ET-1致心律失常的机制具有重要的临床意义。
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外源性ET-1致心律失常已在猪[2]、大鼠[3]、犬[4],猫[5]等动物的在体或离体实验得到证实。Yorikane等[7]首先发现ET-1可使狗心脏右束支细胞的动作电位平台期延长并发生早期后去极化,这一效应可被钙通道拮抗剂阻断。此后,Liu[8]、张朝[9]等也报道ET-1可延长豚鼠乳头肌动作电位时程并引起早期后去极化,提示ET-1可能引起Ca2+流等紊乱及细胞内Ca2+超载并致心律失常。Nakajima等[10]报道,在培养的大鼠胸主动脉平滑肌细胞,Mg2+能够抑制对Ca2+具有通透性的非选择性阳离子通道,而ET-1与ETA受体结合引起的胞外Ca2+内流可能主要是由非选择性阳离子通道负载的[11]。
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我室先前的工作证明,外源性ET-1致心律失常主要是由ETA受体介导的,氧自由基可能参与ET-1所致心律失常的发生,降钙素基因相关肽及Ca2+通道拮抗剂维拉帕米也能拮抗ET-1所致心律失常。本实验表明大鼠冠状动脉口近旁注射ET-1(6 μg/kg)可引起PVC,VT,VF,AVB等严重心律失常甚至致死性心律失常,动脉血压出现一过性降低,随后升高、脉压差减小。MgSO4预处理能够有效拮抗ET-1所致心律失常并呈剂量依赖性,表明Mg2+有拮抗ET-1致心律失常的作用,提示Mg2+可能阻断ET-1致心律失常的有关通路,但Mg2+的作用是否源于其阻断ET-1引起的Ca2+内流尚待进一步研究。ET-1致心律失常的离子机制有待进一步研究。
全军“九五”医学科研基金资助项目(No.96M072)
参考文献:
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[1] Yanagizawa M,Kurihara H,Kimura S,et al. A novel potent constrictor peptide produced by vasothelial cells[J]. Nature,1988,332:411.
[2] Ezra D,Goldstein RE,Czaja JF,et al. Lethal ischemia due to intracoronary endothelin in pigs[J]. Am J Physiol,1989,257:H339.
[3] 汤 健,唐朝枢,李兆萍,等. 内皮素(Endothelin)对大鼠心血管功能的影响[J]. 生理科学,1989,9:150.
[4] Salvati P,Chierchia S,Dho L,et al. Proarrhythmic activity of intracoronary endothelin in dogs:relation to the site of administration and to changes in regional flow[J]. J Cardiovasc Pharmol,1991,17:1007.
, 百拇医药
[5] 袁文俊,富维骏,戎伟芳,等. 猫冠状动脉左前降支(LAD)注射内皮素引起心律失常[J]. 生理通讯,1992,11:35.
[6] 袁文俊,许金廉,蒋应明,等. 大鼠冠状动脉口注射定位法[J]. 第二军医大学学报,1995,16:569.
[7] Yorikane R,Shiga H,Miyake S,et al. Evidence for direct arrhythmogenic action of endothelin[J]. Biochem Biophys Res Commun,1990,173:457.
[8] Liu B,Hu D,Wang J,et al. Effects of 17 beta-estradiol on early after depolarizations and L-type Ca2+ currents induced by endothelin-1 in guinea pig papillary muscles and ventricular myocytes[J]. Methods Find Exp Clin Pharmacol,1997,19:19.
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[9] 张 朝,李玉龙,何瑞荣. 内皮素对豚鼠乳头肌电生理和收缩活动的影响[J]. 生理学报,1997,49:146.
[10] Nakajima T,Iwasawa K,Hazama H,et al. Extracellular Mg2+ inhibits receptor-mediated Ca2+-permeable non-selective cation currents in aortic smooth muscle cells[J]. Eur J Pharmacol,1997,320:81.
[11] Nakajima T,Hazama H,Hamada E,et al. Endothelin-1 and vasopressin activate Ca2+-permeable non-selective cation channels in aortic smooth muscle cells:mechanism of receptor-mediated Ca2+ influx[J]. J Mol Cell Cardiol,1996,28:707.
(收稿 1999-03-26), 百拇医药